剛性長(zhǎng)短樁復(fù)合地基長(zhǎng)短樁相互作用機(jī)制的試驗(yàn)研究

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1、剛性長(zhǎng)短樁復(fù)合地基長(zhǎng)短樁相互作用機(jī)制的試驗(yàn)研究-->1緒論1.1研究背景隨著經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的發(fā)展，建筑用地的日益短缺，高層、超高層建筑日趨增多。上部荷載的增加，對(duì)地基承載能力及沉降的控制要求也逐漸增高。長(zhǎng)短樁復(fù)合地基作為一種新型的地基處理形式，充分利用了樁間土的承載力，降低了工程造價(jià)，備受學(xué)者的關(guān)注。復(fù)合地基與傳統(tǒng)樁基的最大區(qū)別在于復(fù)合地基中樁與土體共同承擔(dān)荷載。復(fù)合地基從二戰(zhàn)以后，開(kāi)始在工程上采用，近年來(lái)，復(fù)合地基的應(yīng)用也越來(lái)越多。不同的時(shí)代背景、施工工藝、建筑材料、建筑規(guī)格等造就了復(fù)合地基形式的不

2、斷改進(jìn)與發(fā)展。復(fù)合地基有很多形式，包括CFG樁復(fù)合地基、混凝土樁復(fù)合地基、長(zhǎng)短樁復(fù)合地基、碎石樁復(fù)合地基、攪拌樁復(fù)合地基等。目前，很多學(xué)者通過(guò)對(duì)剛性基礎(chǔ)或柔性基礎(chǔ)下，樁體采用剛性樁或柔性樁的復(fù)合地基形式進(jìn)行了大量的研究，也得出了很多寶貴的結(jié)論。中國(guó)建科院、同濟(jì)大學(xué)及鄭州大學(xué)等院校科研機(jī)構(gòu)采用理論分析、模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬等方法對(duì)樁與土的發(fā)揮系數(shù)、承載性狀研究做了大量的工作。但是對(duì)于剛性基礎(chǔ)下剛性長(zhǎng)短樁復(fù)合地基，長(zhǎng)樁與短樁間的相互作用機(jī)制的研究較少。本文采用室內(nèi)模型試驗(yàn)的方法，對(duì)長(zhǎng)樁與短樁間相互影響進(jìn)

3、行了試驗(yàn)研究，旨在為復(fù)合地基承載性狀提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。..........1.2剛性長(zhǎng)短樁復(fù)合地基研究現(xiàn)狀A(yù)lamgir等（1996）[1]假定樁和樁間土均為線彈性體，分析了柔性基礎(chǔ)下端承樁復(fù)合地基，選擇合適的典型單元體變形模式，該典型單元體側(cè)面剪應(yīng)力為零，另考慮樁土界面位移協(xié)調(diào)條件，通過(guò)分析樁與樁間土的平衡關(guān)系給出了柔性基礎(chǔ)下端承樁復(fù)合地基中附加應(yīng)力和沉降計(jì)算的解析解。牛順生（2006）[2]通過(guò)深入分析各種樁體復(fù)合地基承載力的計(jì)算方法，得到了長(zhǎng)短樁復(fù)合地基承載力的計(jì)算方法；在Geddes法的基

4、礎(chǔ)上，根據(jù)復(fù)合地基樁側(cè)摩阻力分布的特點(diǎn)，利用Mindlin解和Boussinesq解導(dǎo)出了樁端下臥土層頂面的附加應(yīng)力計(jì)算公式，并提出了沉降計(jì)算方法。李秀（2006）[3]在長(zhǎng)樁、短樁、褥墊層承載機(jī)理的基礎(chǔ)上，根據(jù)三者的協(xié)同作用，在一定的假設(shè)下，建立了組合樁復(fù)合地基樁土荷載傳遞的微分方程，推導(dǎo)出樁、土分擔(dān)荷載的解析解，并通過(guò)MATLAB進(jìn)行驗(yàn)證，表明此種方法與已有的研究結(jié)果有較好的相似性。曹明，陳龍珠，陳勝立等[4]（2007）采用積分方程法推導(dǎo)出第二類Fredholm積分方程，計(jì)算出樁樁、樁土、土

5、土之間的相互作用系數(shù)，并用疊加原理驗(yàn)證了該方程的正確性。郭院成，李明宇[5]（2009）通過(guò)分析柔性基礎(chǔ)下長(zhǎng)短樁復(fù)合地基中樁頂褥墊層內(nèi)受力分布，建立了力學(xué)模型理論，推導(dǎo)出柔性基礎(chǔ)下剛性長(zhǎng)短樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比的解析公式。將柔性基礎(chǔ)下長(zhǎng)短樁4樁現(xiàn)場(chǎng)靜載試驗(yàn)測(cè)得的樁土應(yīng)力比結(jié)果與推導(dǎo)出的公式進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。結(jié)果表明，該公式有很好的工程適用性。并得出結(jié)論：該條件下的樁土應(yīng)力比與上部荷載的大小、褥墊層的厚度呈正比，同樁徑成反比。曹明，陳龍珠，陳勝立[6]（2011）利用樁-樁、樁-土、土-土之間的相互作用

6、系數(shù)，建立了一種分析單樁沉降以及各樁荷載分擔(dān)比的方法。此種方法將相互作用的兩根樁分解為兩根虛擬樁和半空間無(wú)限土體，很好的考慮了樁的“加筋效應(yīng)”。因不對(duì)群樁進(jìn)行整體分析，計(jì)算率較高，具有一定的工程應(yīng)用前景。詹祥元[7]（2012）對(duì)長(zhǎng)短樁復(fù)合地基的沉降變形規(guī)律和影響因素進(jìn)行了深入探討，歸納了長(zhǎng)短樁復(fù)合地基沉降優(yōu)化設(shè)計(jì)思路。研究表明：在進(jìn)行沉降控制設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足地基承載力的條件下，長(zhǎng)樁長(zhǎng)度和長(zhǎng)短樁長(zhǎng)度比是影響復(fù)合地基總沉降的關(guān)鍵。張明飛[8]（2012）對(duì)“非線性變形模量法”進(jìn)行了一些改進(jìn)，提出了一種

7、新的長(zhǎng)短樁布置形式，即短樁頂部不設(shè)置墊層。將此新形式與傳統(tǒng)布樁形式進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)除正常滿足承載力和沉降要求之外，也節(jié)省了14%的樁，該方法具有一定的工程實(shí)用性。......2剛性長(zhǎng)短樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)2.1引言剛性長(zhǎng)短樁復(fù)合地基自開(kāi)始在工程上應(yīng)用以來(lái)，已進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究。對(duì)樁承載力發(fā)揮度、樁身軸力、樁側(cè)摩阻力、樁土應(yīng)力比、樁土荷載分擔(dān)比等進(jìn)行了研究。近年來(lái)，對(duì)群樁的整體空間效應(yīng)，也開(kāi)始有了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究。群樁的數(shù)量對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有很大影響，由于復(fù)合地基試驗(yàn)所消耗的時(shí)間、人力、物力都非常大，試驗(yàn)時(shí)具體

8、采用多大規(guī)模的復(fù)合地基是一個(gè)難題。原位試驗(yàn)中，樁長(zhǎng)一般大于10m，對(duì)于樁身軸力的測(cè)量、樁端壓力量測(cè)設(shè)備的布置都存在一定困難。為進(jìn)一步探求長(zhǎng)樁與短樁間的相互作用機(jī)制，進(jìn)行一系列室內(nèi)大比例縮尺試驗(yàn)。.........2.2試驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)本文的研究?jī)?nèi)容，模型試驗(yàn)包括1組長(zhǎng)樁單樁、1組短樁單樁、1組長(zhǎng)樁單樁復(fù)合地基、1組短樁單樁復(fù)合地基、1組4樁長(zhǎng)短樁復(fù)合地基共5組靜載荷試驗(yàn)。試驗(yàn)中，利用微型土壓力盒、鋼筋應(yīng)變計(jì)、混凝土應(yīng)變片、位移計(jì)分別對(duì)樁頂、樁間土、樁端的壓應(yīng)力和樁身應(yīng)變、樁頂沉降進(jìn)行了